EP1899177B1 - Pneumatique pour vehicules lourds - Google Patents

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EP1899177B1
EP1899177B1 EP06763941A EP06763941A EP1899177B1 EP 1899177 B1 EP1899177 B1 EP 1899177B1 EP 06763941 A EP06763941 A EP 06763941A EP 06763941 A EP06763941 A EP 06763941A EP 1899177 B1 EP1899177 B1 EP 1899177B1
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EP
European Patent Office
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layer
axially
reinforcement elements
working crown
radially
Prior art date
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Application number
EP06763941A
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German (de)
English (en)
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EP1899177A1 (fr
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Jean Coue
Robert Radulescu
François BARBARIN
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Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Michelin Recherche et Technique SA France
Societe de Technologie Michelin SAS
Original Assignee
Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Michelin Recherche et Technique SA France
Societe de Technologie Michelin SAS
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C9/00—Reinforcements or ply arrangement of pneumatic tyres
    • B60C9/18—Structure or arrangement of belts or breakers, crown-reinforcing or cushioning layers
    • B60C9/20—Structure or arrangement of belts or breakers, crown-reinforcing or cushioning layers built-up from rubberised plies each having all cords arranged substantially parallel
    • B60C9/22—Structure or arrangement of belts or breakers, crown-reinforcing or cushioning layers built-up from rubberised plies each having all cords arranged substantially parallel the plies being arranged with all cords disposed along the circumference of the tyre
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C9/00—Reinforcements or ply arrangement of pneumatic tyres
    • B60C9/18—Structure or arrangement of belts or breakers, crown-reinforcing or cushioning layers
    • B60C9/20—Structure or arrangement of belts or breakers, crown-reinforcing or cushioning layers built-up from rubberised plies each having all cords arranged substantially parallel
    • B60C9/2003—Structure or arrangement of belts or breakers, crown-reinforcing or cushioning layers built-up from rubberised plies each having all cords arranged substantially parallel characterised by the materials of the belt cords
    • B60C9/2006—Structure or arrangement of belts or breakers, crown-reinforcing or cushioning layers built-up from rubberised plies each having all cords arranged substantially parallel characterised by the materials of the belt cords consisting of steel cord plies only
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T152/00—Resilient tires and wheels
    • Y10T152/10—Tires, resilient
    • Y10T152/10495—Pneumatic tire or inner tube
    • Y10T152/10765—Characterized by belt or breaker structure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T152/10801—Structure made up of two or more sets of plies wherein the reinforcing cords in one set lie in a different angular position relative to those in other sets
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    • Y10T152/1081—Breaker or belt characterized by the chemical composition or physical properties of elastomer or the like

Definitions

  • the present invention relates to a tire with a radial carcass reinforcement and more particularly to a tire intended to equip vehicles carrying heavy loads and traveling at a high speed, such as, for example, trucks, tractors, trailers or road buses.
  • the reinforcing reinforcement or reinforcement of tires and in particular tires of vehicles of the truck-type is at present - and most often - constituted by stacking one or more plies conventionally referred to as "carcass plies", " tablecloths ", etc.
  • This method of designating reinforcing reinforcements comes from the manufacturing process, consisting in producing a series of semi-finished products in the form of plies, provided with wire reinforcements, often longitudinal, which are subsequently assembled or stacked in order to make a rough draft. pneumatic. Tablecloths are made flat, with large dimensions, and are subsequently cut according to the dimensions of a given product.
  • the assembly of the plies is also made, initially, substantially flat.
  • the blank thus produced is then shaped to adopt the typical toroidal profile of the tires.
  • the so-called "finished” semi-finished products are then applied to the blank to obtain a product ready for vulcanization.
  • Such a type of "conventional" process involves, in particular for the manufacturing phase of the blank of the tire, the use of an anchoring element (generally a bead wire), used to carry out the anchoring or the maintenance of the carcass reinforcement in the area of the beads of the tire.
  • an anchoring element generally a bead wire
  • a portion of all the plies constituting the carcass reinforcement is turned around around a bead wire disposed in the bead of the tire. In this way, an anchoring of the carcass reinforcement in the bead is created.
  • the tires described in this document do not have the "traditional" reversal of carcass ply around a rod.
  • This type of anchorage is replaced by an arrangement in which is disposed adjacent to said sidewall reinforcing structure circumferential son, all being embedded in a rubber mix anchoring or bonding.
  • anchoring zone can mean as much the “traditional” reversal of carcass ply around a rod of a conventional method, that the assembly formed by the circumferential reinforcing elements, the rubber mix and adjacent flank reinforcement portions of a low zone made with a method with application to a toroidal core.
  • the carcass reinforcement is anchored on both sides in the bead zone and is radially surmounted by a crown reinforcement consisting of at least two superposed layers. and formed of parallel wires or cables in each layer. It may also comprise a layer of low extensibility wires or metal cables forming with the circumferential direction an angle of between 45 ° and 90 °, this so-called triangulation ply being radially located between the carcass reinforcement and the first ply of plywood. so-called working top, formed of parallel wires or cables having angles at most equal to 45 ° in absolute value.
  • the triangulation ply forms with at least said working ply a triangulated reinforcement, which presents, under the different stresses it undergoes, few deformations, the triangulation ply having the essential role of taking up the transverse compression forces of which the object all the reinforcing elements in the area of the crown of the tire.
  • the crown reinforcement comprises at least one working layer; when said crown reinforcement comprises at least two working layers, these are formed of inextensible metallic reinforcement elements parallel to each other in each layer and crossed from one layer to the next, making angles with the circumferential direction between 10 ° and 45 °.
  • Said working layers, forming the working armature can still be covered with at least one so-called protective layer and formed of advantageously metallic and extensible reinforcing elements, called elastic elements.
  • Cables are said to be inextensible when said cables have under tensile force equal to 10% of the breaking force a relative elongation of at most 0.2%.
  • Cables are said to be elastic when said cables have under a tensile force equal to the breaking load a relative elongation of at least 4%.
  • the circumferential direction of the tire is the direction corresponding to the periphery of the tire and defined by the rolling direction of the tire.
  • the transverse or axial direction of the tire is parallel to the axis of rotation of the tire.
  • the radial direction is a direction intersecting the axis of rotation of the tire and perpendicular to it.
  • the axis of rotation of the tire is the axis around which it rotates under normal use.
  • a radial or meridian plane is a plane which contains the axis of rotation of the tire.
  • the circumferential median plane is a plane perpendicular to the axis of rotation of the tire and which divides the tire into two halves.
  • the patent FR 1 389 428 to improve the degradation resistance of the rubber compounds in the vicinity of the crown reinforcement edges, recommends the use, in combination with a low hysteresis tread, of a rubber profile covering at least the sides and the marginal edges of the crown reinforcement and consisting of a rubber mixture with low hysteresis.
  • the patent FR 2,222,232 to avoid separations between crown reinforcing plies teaches to coat the ends of the frame in a rubber mat, whose Shore A hardness is different from that of the tread overlying said frame, and greater the Shore A hardness of the rubber mix profile disposed between the edges of crown reinforcement plies and carcass reinforcement.
  • the French request FR 2 728 510 proposes, on the one hand, between the carcass reinforcement and the crown reinforcement working ply, radially closest to the axis of rotation, an axially continuous ply formed of inextensible metallic ropes making with the direction circumferential an angle of at least 60 °, and whose axial width is at least equal to the axial width of the shortest working crown ply, and secondly between the two working crown plies an additional ply formed of metal elements, oriented substantially parallel to the circumferential direction.
  • French demand WO 99/24269 proposes, on both sides of the equatorial plane and in the immediate axial extension of the additional ply of reinforcing elements substantially parallel to the circumferential direction, to couple, over a certain axial distance, the two working crown plies formed reinforcing elements crossed from one ply to the next and then decoupling them with rubber mixing profiles at least over the remainder of the width common to said two working plies.
  • EP-A-1,459,910 describes a tire comprising two working plies radially covered at their ends by a layer of circumferential reinforcing elements.
  • An object of the invention is to provide tires for vehicles "heavy-weight" whose endurance performance is further improved over conventional tires.
  • a radial carcass reinforcement tire comprising a crown reinforcement formed of at least two working crown layers of inextensible reinforcing elements, crossed from one sheet to the other by making with the circumferential direction of the angles between 10 ° and 45 °, itself capped radially with a tread, said tread being joined to two beads by means of two flanks, the working crown layer axially the widest being radially internal to the other working crown layers, said tire additionally comprising in each shoulder at least one layer of reinforcing elements parallel to each other in the layer and circumferentially oriented, the axially inner end of said additional layer; being radially adjacent to the edge of a working crown layer, at least a portion of said additional layer being radially and / or axially adjacent to the edge of the axially widest working crown layer, the axially outer end of said additional layer being radially inner to the axially widest working crown layer, the crown reinforcement of the tire further comprising at least one continuous layer
  • the axially inner end of the additional layer is radially outer and adjacent to the edge of the radially outer working crown layer.
  • Circumferential reinforcing elements are reinforcing elements which make angles with the circumferential direction in the range + 2.5 °, - 2.5 ° around 0 °.
  • the axial widths of the layers of reinforcing elements or axial positions of the ends of said layers are measured on a cross section of a tire, the tire therefore being in an uninflated state.
  • the presence in the tire according to the invention of at least one continuous layer of circumferential reinforcing elements can make it possible to contribute to obtaining quasi-infinite axial curvature radii of the various reinforcement layers in a zone centered on the plane circumferential median, which contributes to the endurance performance of the tire.
  • a layer P of cohesive rubbery mixtures is disposed between at least part of the working crown layers, the axially outer end of the layer P being axially between the ends of the top layers working axially the least wide and wider.
  • the layer P thus defined leads to a decoupling of the working crown layers contributing in itself to the improvement of the endurance of the tire.
  • Coupled plies means plies whose respective reinforcing elements are radially separated by at most 1.5 mm, said rubber thickness being measured radially between the respectively upper and lower generatrices of said reinforcing elements.
  • the layer P is dimensioned so that coupling can occur between the additional layer of circumferential reinforcing elements and the edge of the axially widest working crown layer.
  • the invention thus advantageously provides that the axially outer end of the layer P is located at a distance from the equatorial plane of the tire less than or equal to the distance separating from said plane the end of the axially widest working crown layer.
  • the axial width D of the layer P between the axially inner end of said P layer and the end of the axially shallower working crown ply is such that: 3. ⁇ ⁇ 2 ⁇ D ⁇ 20. ⁇ ⁇ 2 with ⁇ 2 , the diameter of the reinforcement elements of the axially the least wide working crown ply.
  • Such a relationship defines a zone of engagement between the layer P of rubber mixes and the axially smaller working ply.
  • Such an engagement below a value equal to three times the diameter of the reinforcing elements of the radially outer working ply may not be sufficient to obtain a decoupling of the working plies in particular to obtain an attenuation of the stresses at the end of the ply. working ply axially the least wide.
  • a value of this engagement greater than twenty times the diameter of the reinforcing elements of the axially narrower working ply can lead to an excessive reduction in the rigidity of the crown reinforcement of the tire.
  • the axial width D of the layer of cohesive rubber mix P between the axially inner end of said layer of rubber mix cohesive P and the axially outer end of the axially the least wide working crown layer is greater than 5 mm.
  • the invention further preferably provides that the layer P, at the axially outer end of the axially shallower working crown ply, has a thickness such that the radial distance d between the two working crown plies, separated by said layer P, verifies the relation: 3 / 5. ⁇ ⁇ 2 ⁇ d ⁇ 5. ⁇ ⁇ 2 with ⁇ 2 , the diameter of the reinforcement elements of the axially the least wide working crown ply.
  • the distance d is measured from cable to cable, that is to say between the cable of a first working ply and the cable of a second ply of work.
  • this distance d includes the thickness of the layer P and the respective thicknesses of the calendering rubber mixes, radially external to the cables of the radially inner and radially inner working ply of the cables of the radially outer working ply.
  • the various thickness measurements are made on a cross section of a tire, the tire therefore being in a non-inflated state.
  • the difference between the axial width of the axially widest working crown layer and the axial width of the axially least wide working crown layer is between 5 and 30 mm. .
  • the angle formed with the circumferential direction by the reinforcement elements of the working crown layers is less than 30 ° and preferably less than 25 °.
  • the working crown layers comprise reinforcing elements, crossed from one ply to the other, making with the circumferential direction variable angles in the axial direction, said angles being greater on the axially outer edges of the reinforcing element layers with respect to the angles of said elements measured at the circumferential mid-plane.
  • a preferred embodiment of the invention further provides that the crown reinforcement is completed radially on the outside by at least one additional protective layer of so-called elastic reinforcing elements oriented with respect to the circumferential direction with a angle between 10 ° and 45 ° and in the same direction as the angle formed by the inextensible elements of the working layer which is radially adjacent thereto.
  • the protective layer may have an axial width smaller than the axial width of the narrower working layer. Said protective layer may also have an axial width greater than the axial width of the narrower working layer, such that it covers the edges of the narrower working layer.
  • the protective layer formed of elastic reinforcing elements may, in the last case mentioned above, be on the one hand possibly decoupled from the edges of said least-extensive working layer by profiles, and on the other hand have a axial width less than or greater than the axial width of the widest vertex layer.
  • the invention advantageously provides that the edge of the protective layer is radially adjacent and preferably radially external to at least the axially inner edge of the layer. additional.
  • the axially inner end of the additional layer is axially further inland.
  • the protective layer is axially wider or the additional layer is axially wider by being axially elongated inwards.
  • the crown reinforcement can be further completed, for example radially between the carcass reinforcement and the radially innermost working layer, by a triangulation layer consisting of inextensible reinforcing elements making, with the circumferential direction, an angle greater than 40 ° and preferably in the same direction as that of the angle formed by the reinforcing elements of the layer radially closest to the carcass reinforcement.
  • the reinforcing elements of the additional layer of circumferential reinforcing elements are metal reinforcing elements.
  • the reinforcing elements of the additional layer of circumferential reinforcing elements are textile reinforcement elements.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the axial width of said at least one continuous layer of circumferential reinforcing elements is less than the axial width of the axially widest working crown layer.
  • the secant modulus of the reinforcing elements at 0.7% elongation is less than 100 GPa and greater than 20 GPa, preferably between 30 and 90 GPa and more preferably less than 80 GPa.
  • the maximum tangent modulus of the reinforcing elements is less than 130 GPa and more preferably less than 120 GPa.
  • the modules expressed above are measured on a tensile stress curve as a function of the elongation determined with a preload of 20 MPa brought back to the metal section of the reinforcement element, the tensile stress corresponding to a measured tension brought back to the metal section of the reinforcing element.
  • the modules of the same reinforcing elements can be measured on a tensile stress curve as a function of the elongation determined with a preload of 10 MPa reduced to the overall section of the reinforcing element, the tensile stress corresponding to a measured tension. brought back to the overall section of the reinforcing element.
  • the overall section of the reinforcement element is the section of an element composite made of metal and rubber, the latter having in particular penetrated the reinforcing element during the baking phase of the tire.
  • the reinforcing elements of at least one layer of circumferential reinforcing elements are metal reinforcing elements having a secant modulus at 0.7% of elongation included between 5 and 60 GPa and a maximum tangent modulus less than 75 GPa.
  • the secant modulus of the reinforcing elements at 0.7% elongation is less than 50 GPa and greater than 10 GPa, preferably between 15 and 45 GPa and more preferably less than 40 GPa.
  • the maximum tangent modulus of the reinforcing elements is less than 65 GPa and more preferably less than 60 GPa.
  • the reinforcing elements of at least one continuous layer of circumferential reinforcing elements are metal reinforcing elements having a stress-strain curve as a function of the relative elongation having small slopes for the weak ones. elongations and a substantially constant and strong slope for the higher elongations.
  • Such reinforcing elements of the continuous layer of circumferential reinforcing elements are usually referred to as "bi-module" elements.
  • the substantially constant and strong slope appears from a relative elongation of between 0.1% and 0.5%.
  • Reinforcing elements that are more particularly suitable for producing at least one continuous layer of circumferential reinforcing elements according to the invention are, for example, assemblies of formula 21.23, the construction of which is 3x (0.26 + 6x0.23). 4.4 / 6.6 SS; this strand cable consists of 21 elementary wires of formula 3 x (1 + 6), with 3 twisted strands each consisting of 7 wires, a wire forming a central core of diameter equal to 26/100 mm and 6 coiled wires of diameter equal to 23/100 mm.
  • Such a cable has a secant module at 0.7% equal to 45 GPa and a maximum tangent modulus equal to 98 GPa, measured on a tensile stress curve as a function of the elongation determined with a preload of 20 MPa brought back to the section. of the reinforcing element, the tensile stress corresponding to a measured voltage brought back to the metal section of the reinforcing element.
  • this cable of formula 21.23 On a tensile stress curve as a function of the elongation determined with a preload of 10 MPa brought back to the overall section of the reinforcing element, the tensile stress corresponding to a measured tension brought back to the overall section of the element of reinforcement, this cable of formula 21.23 has a secant module at 0.7% equal to 23 GPa and a maximum tangent modulus equal to 49 GPa.
  • reinforcement elements is an assembly of formula 21.28, whose construction is 3x (0.32 + 6x0.28) 6.2 / 9.3 SS.
  • This cable has a secant module at 0.7% equal to 56 GPa and a maximum tangent modulus equal to 102 GPa, measured on a tensile stress curve as a function of the elongation determined with a preload of 20 MPa brought to the cross section.
  • metal of the reinforcing element the tensile stress corresponding to a measured voltage brought back to the metal section of the reinforcing element.
  • this cable of formula 21.28 On a tensile stress curve as a function of the elongation determined with a preload of 10 MPa brought back to the overall section of the reinforcing element, the tensile stress corresponding to a measured tension brought back to the overall section of the element of reinforcement, this cable of formula 21.28 has a secant module at 0.7% equal to 27 GPa and a maximum tangent modulus equal to 49 GPa.
  • the metal elements are preferably steel cables.
  • At least one continuous layer of circumferential reinforcing elements is arranged radially between two working crown layers.
  • the continuous layer of circumferential reinforcing elements makes it possible to limit more significantly the compression of the reinforcement elements of the carcass reinforcement than a similar layer placed radially on the outside. other layers of work top. It is preferably radially separated from the carcass reinforcement by at least one working layer so as to limit the stresses of said reinforcing elements and do not strain them too much.
  • the axial widths of the working crown layers radially adjacent to the layer of circumferential reinforcing elements are greater than the axial width of said layer of circumferential reinforcing elements.
  • the axial width L 41 of the first working layer 41 is equal to 234 mm.
  • the axial width L 42 of the second working layer 42 is equal to 216 mm.
  • the layer 43 of circumferential reinforcing element has a width equal to 42 mm; it has an axial overlap zone with the layer 42 equal to 18 mm and an overlap zone with the layer 41 equal to 3 mm.
  • the axially outer end of said layer is radially inner to the radially inner working crown layer.
  • the crown reinforcement is itself capped with a tread 5.
  • a rubbery layer P radially between and in contact with the working crown layers 41 and 42, called the decoupling rubber, covers the end of said working layer 42 and extends so that its axially outer end is at a distance the circumferential median plane less than the half axial width of the layer 41.
  • the layer P rubbery mixture thus ensures a decoupling between the working layer 41 and the end of the working layer 42 radially outer.
  • the zone of engagement of the layer P between the two working layer 41 and 42 is defined by its thickness or more precisely the radial distance d between the end of the layer 42 and the layer 41 and by its axial width D between the axially inner end of said P layer and the end of the radially outer working crown layer.
  • the radial distance d is 3.5 mm.
  • the axial distance D is equal to 20 mm, ie approximately 13.3 times the diameter ⁇ 2 of the reinforcement elements of the working ply 42, the diameter ⁇ 2 being equal to 1.5 mm.
  • the tire 31 differs from that shown on the figure 1 in that it comprises an additional layer 343 which is inserted between the two working layers 341, 342.
  • the layer 343 is indeed radially adjacent and external to the layer 341; according to this embodiment of the invention, the additional layer is at the only contact with the working crown layer 341.
  • the additional layer 343 can still be radially adjacent and internal to the working layer 341 or radially adjacent and interior to the working layer 342.
  • the figure 4 illustrates an alternative embodiment of a tire 41 according to the invention which compared to the embodiment of the figure 2 further comprises a continuous layer 446 of circumferential reinforcing elements interposed between the working layers 441 and 442.
  • This continuous layer 446 has a width L 446 equal to 196 mm, smaller than the widths of the working layers 441 and 442.
  • the figure 5 illustrates yet another alternative embodiment of a tire 51 which compared to the embodiment of the figure 2 has a protective layer 544 radially adjacent and external to the additional layer 543.
  • the axially inner end of the additional layer 543 is thus radially between the working layer 542 and the protective layer 544 over an axial width 10 mm.
  • the protective layer has been enlarged with respect to those of the other figures having such a protective layer; a similar result not shown in the figures can be obtained with a wider additional layer and the axially inner end is further in to achieve an overlap with an axially narrower protective layer than that of the figure 5 .
  • This conventional tire does not include the additional layers 43. However, they comprise protection and triangulation layers.
  • the first endurance tests were carried out by equipping identical vehicles with each of the tires and by following courses in a straight line at each of the vehicles, the tires being subjected to loads higher than the nominal load to accelerate this type of test.
  • the reference vehicle comprising the usual tires is associated with a load per tire of 3600 kg at the beginning of rolling and evolves to reach a load of 4350 kg at the end of rolling.
  • the vehicle with the tires according to the figure 2 is associated with a load per tire of 3800 Kg at the beginning of rolling and evolves to reach a load of 4800 Kg at the end of rolling.
  • the tests are stopped when the tire is damaged and / or no longer functions normally.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Tires In General (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

  • La présente invention concerne un pneumatique à armature de carcasse radiale et plus particulièrement un pneumatique destiné à équiper des véhicules portant de lourdes charges et roulant à vitesse soutenue, tels que, par exemple les camions, tracteurs, remorques ou bus routiers.
  • L'armature de renforcement ou renforcement des pneumatiques et notamment des pneumatiques de véhicules de type poids-lourds est à l'heure actuelle - et le plus souvent - constituée par empilage d'une ou plusieurs nappes désignées classiquement « nappes de carcasse », «nappes sommet », etc. Cette façon de désigner les armatures de renforcement provient du procédé de fabrication, consistant à réaliser une série de produits semi-finis en forme de nappes, pourvues de renforts filaires souvent longitudinaux, qui sont par la suite assemblées ou empilées afin de confectionner une ébauche de pneumatique. Les nappes sont réalisées à plat, avec des dimensions importantes, et sont par la suite coupées en fonction des dimensions d'un produit donné. L'assemblage des nappes est également réalisé, dans un premier temps, sensiblement à plat. L'ébauche ainsi réalisée est ensuite mise en forme pour adopter le profil toroïdal typique des pneumatiques. Les produits semi-finis dits « de finition » sont ensuite appliqués sur l'ébauche, pour obtenir un produit prêt pour la vulcanisation.
  • Un tel type de procédé "classique" implique, en particulier pour la phase de fabrication de l'ébauche du pneumatique, l'utilisation d'un élément d'ancrage (généralement une tringle), utilisé pour réaliser l'ancrage ou le maintien de l'armature de carcasse dans la zone des bourrelets du pneumatique. Ainsi, pour ce type de procédé, on effectue un retournement d'une portion de toutes les nappes composant l'armature de carcasse (ou d'une partie seulement) autour d'une tringle disposée dans le bourrelet du pneumatique. On crée de la sorte un ancrage de l'armature de carcasse dans le bourrelet.
  • La généralisation dans l'industrie de ce type de procédé classique, malgré de nombreuses variantes dans la façon de réaliser les nappes et les assemblages, a conduit l'homme du métier à utiliser un vocabulaire calqué sur le procédé ; d'où la terminologie généralement admise, comportant notamment les termes «nappes», «carcasse», «tringle», «conformation» pour désigner le passage d'un profil plat à un profil toroïdal, etc.
  • Il existe aujourd'hui des pneumatiques qui ne comportent à proprement parler pas de «nappes» ou de «tringles» d'après les définitions précédentes. Par exemple, le document EP 0 582 196 décrit des pneumatiques fabriqués sans l'aide de produits semi-finis sous forme de nappes. Par exemple, les éléments de renforcement des différentes structures de renfort sont appliqués directement sur les couches adjacentes de mélanges caoutchouteux, le tout étant appliqué par couches successives sur un noyau toroïdal dont la forme permet d'obtenir directement un profil s'apparentant au profil final du pneumatique en cours de fabrication. Ainsi, dans ce cas, on ne retrouve plus de «semi-finis», ni de «nappes», ni de «tringle». Les produits de base tels les mélanges caoutchouteux et les éléments de renforcement sous forme de fils ou filaments, sont directement appliqués sur le noyau. Ce noyau étant de forme toroïdale, on n'a plus à former l'ébauche pour passer d'un profil plat à un profil sous forme de tore.
  • Par ailleurs, les pneumatiques décrits dans ce document ne disposent pas du "traditionnel" retournement de nappe carcasse autour d'une tringle. Ce type d'ancrage est remplacé par un agencement dans lequel on dispose de façon adjacente à ladite structure de renfort de flanc des fils circonférentiels, le tout étant noyé dans un mélange caoutchouteux d'ancrage ou de liaison.
  • Il existe également des procédés d'assemblage sur noyau toroïdal utilisant des produits semi-finis spécialement adaptés pour une pose rapide, efficace et simple sur un noyau central. Enfin, il est également possible d'utiliser un mixte comportant à la fois certains produits semi-finis pour réaliser certains aspects architecturaux (tels que des nappes, tringles, etc.), tandis que d'autres sont réalisés à partir de l'application directe de mélanges et/ou d'élément de renforcement.
  • Dans le présent document, afin de tenir compte des évolutions technologiques récentes tant dans le domaine de la fabrication que pour la conception de produits, les termes classiques tels que «nappes», «tringles», etc., sont avantageusement remplacés par des termes neutres ou indépendants du type de procédé utilisé. Ainsi, le terme «renfort de type carcasse» ou «renfort de flanc» est valable pour désigner les éléments de renforcement d'une nappe carcasse dans le procédé classique, et les éléments de renforcement correspondants, en général appliqués au niveau des flancs, d'un pneumatique produit selon un procédé sans semi-finis. Le terme «zone d'ancrage» pour sa part, peut désigner tout autant le "traditionnel" retournement de nappe carcasse autour d'une tringle d'un procédé classique, que l'ensemble formé par les éléments de renforcement circonférentiels, le mélange caoutchouteux et les portions adjacentes de renfort de flanc d'une zone basse réalisée avec un procédé avec application sur un noyau toroïdal.
  • D'une manière générale dans les pneumatiques de type poids-lourds, l'armature de carcasse est ancrée de part et d'autre dans la zone du bourrelet et est surmontée radialement par une armature de sommet constituée d'au moins deux couches, superposées et formées de fils ou câbles parallèles dans chaque couche. Elle peut également comprendre une couche de fils ou câbles métalliques à faible extensibilité faisant avec la direction circonférentielle un angle compris entre 45° et 90°, cette nappe, dite de triangulation, étant radialement située entre l'armature de carcasse et la première nappe de sommet dite de travail, formées de fils ou câbles parallèles présentant des angles au plus égaux à 45° en valeur absolue. La nappe de triangulation forme avec au moins ladite nappe de travail une armature triangulée, qui présente, sous les différentes contraintes qu'elle subit, peu de déformations, la nappe de triangulation ayant pour rôle essentiel de reprendre les efforts de compression transversale dont est l'objet l'ensemble des éléments de renforcement dans la zone du sommet du pneumatique.
  • L'armature de sommet comprend au moins une couche de travail ; lorsque ladite armature de sommet comporte au moins deux couches de travail, celles-ci sont formées d'éléments de renforcement métalliques inextensibles, parallèles entre eux dans chaque couche et croisés d'une couche à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10° et 45°. Lesdites couches de travail, formant l'armature de travail, peuvent encore être recouvertes d'au moins une couche dite de protection et formée d'éléments de renforcement avantageusement métalliques et extensibles, dits élastiques.
  • Dans le cas des pneumatiques pour véhicules "Poids-Lourds", une seule couche de protection est habituellement présente et ses éléments de protection sont, dans la plupart des cas, orientés dans la même direction et avec le même angle en valeur absolue que ceux des éléments de renforcement de la couche de travail radialement la plus à l'extérieur et donc radialement adjacente. Dans le cas de pneumatiques de Génie Civil destinés aux roulages sur sols plus ou moins accidentés, la présence de deux couches de protection est avantageuse, les éléments de renforcement étant croisés d'une couche à la suivante et les éléments de renforcement de la couche de protection radialement intérieure étant croisés avec les éléments de renforcement inextensibles de la couche de travail radialement extérieure et adjacente à ladite couche de protection radialement intérieure.
  • Des câbles sont dits inextensibles lorsque lesdits câbles présentent sous une force de traction égale à 10% de la force de rupture un allongement relatif au plus égal à 0,2%.
  • Des câbles sont dits élastiques lorsque lesdits câbles présentent sous une force de traction égale à la charge de rupture un allongement relatif au moins égal à 4%.
  • La direction circonférentielle du pneumatique, ou direction longitudinale, est la direction correspondant à la périphérie du pneumatique et définie par la direction de roulement du pneumatique.
  • La direction transversale ou axiale du pneumatique est parallèle à l'axe de rotation du pneumatique.
  • La direction radiale est une direction coupant l'axe de rotation du pneumatique et perpendiculaire à celui-ci.
  • L'axe de rotation du pneumatique est l'axe autour duquel il tourne en utilisation normale.
  • Un plan radial ou méridien est un plan qui contient l'axe de rotation du pneumatique.
  • Le plan médian circonférentiel, ou plan équatorial, est un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du pneu et qui divise le pneumatique en deux moitiés.
  • Certains pneumatiques actuels, dits "routiers", sont destinés à rouler à grande vitesse et sur des trajets de plus en plus longs, du fait de l'amélioration du réseau routier et de la croissance du réseau autoroutier dans le monde. L'ensemble des conditions, sous lesquelles un tel pneumatique est appelé à rouler, permet sans aucun doute un accroissement du nombre de kilomètres parcourus, l'usure du pneumatique étant moindre ; par contre l'endurance de ce dernier et en particulier de l'armature de sommet est pénalisée.
  • Il existe en effet des contraintes au niveau de l'armature de sommet et plus particulièrement des contraintes de cisaillement entre les couches de sommet, alliées à une élévation non négligeable de la température de fonctionnement au niveau des extrémités de la couche de sommet axialement la plus courte, qui ont pour conséquence l'apparition et la propagation de fissures de la gomme au niveau desdites extrémités.
  • Afin d'améliorer l'endurance de l'armature de sommet du type de pneumatique étudié, des solutions relatives à la structure et qualité des couches et/ou profilés de mélanges caoutchouteux qui sont disposés entre et/ou autour des extrémités de nappes et plus particulièrement des extrémités de la nappe axialement la plus courte ont déjà été apportées.
  • Le brevet FR 1 389 428 , pour améliorer la résistance à la dégradation des mélanges de caoutchouc situés au voisinage des bords d'armature de sommet, préconise l'utilisation, en combinaison avec une bande de roulement de faible hystérésis, d'un profilé de caoutchouc couvrant au moins les côtés et les bords marginaux de l'armature de sommet et constitué d'un mélange caoutchouteux à faible hystérésis.
  • Le brevet FR 2 222 232 , pour éviter les séparations entre nappes d'armature de sommet, enseigne d'enrober les extrémités de l'armature dans un matelas de caoutchouc, dont la dureté Shore A est différente de celle de la bande de roulement surmontant ladite armature, et plus grande que la dureté Shore A du profilé de mélange caoutchouteux disposé entre les bords de nappes d'armature de sommet et armature de carcasse.
  • La demande française FR 2 728 510 propose de disposer, d'une part entre l'armature de carcasse et la nappe de travail d'armature de sommet, radialement la plus proche de l'axe de rotation, une nappe axialement continue, formée de câbles métalliques inextensibles faisant avec la direction circonférentielle un angle au moins égal à 60°, et dont la largeur axiale est au moins égale à la largeur axiale de la nappe de sommet de travail la plus courte, et d'autre part entre les deux nappes de sommet de travail une nappe additionnelle formée d'éléments métalliques, orientés sensiblement parallèlement à la direction circonférentielle.
  • Les roulages prolongés des pneumatiques ainsi construits ont fait apparaître des ruptures de fatigue des câbles de la nappe additionnelle et plus particulièrement des bords de ladite nappe, que la nappe dite de triangulation soit présente ou non.
  • Pour remédier à de tels inconvénients et améliorer l'endurance de l'armature de sommet de ces pneumatiques, la demande française WO 99/24269 propose, de part et d'autre du plan équatorial et dans le prolongement axial immédiat de la nappe additionnelle d'éléments de renforcement sensiblement parallèles à la direction circonférentielle, de coupler, sur une certaine distance axiale, les deux nappes de sommet de travail formées d'éléments de renforcement croisés d'une nappe à la suivante pour ensuite les découpler par des profilés de mélange de caoutchouc au moins sur le restant de la largeur commune aux dites deux nappes de travail.
  • Le document EP-A- 1 459 910 décrit un pneumatique comportant deux nappes de travail radialement recouvertes à leurs extrémités par une couche d'éléments de renforcement circonférentiels.
  • Un but de l'invention est de fournir des pneumatiques pour véhicules « Poids-Lourds » dont les performances d'endurance sont encore améliorées par rapport aux pneumatiques usuels.
  • Ce but est atteint selon l'invention par un pneumatique à armature de carcasse radiale comprenant une armature de sommet formée d'au moins deux couches de sommet de travail d'éléments de renforcement inextensibles, croisés d'une nappe à l'autre en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10° et 45°, elle-même coiffée radialement d'une bande de roulement, ladite bande de roulement étant réunie à deux bourrelets par l'intermédiaire de deux flancs, la couche de sommet de travail axialement la plus large étant radialement intérieure aux autres couches de sommet de travail, ledit pneumatique comprenant additionnellement dans chaque épaule au moins une couche d'éléments de renforcement, parallèles entre eux dans la couche et orientés circonférentiellement, l'extrémité axialement intérieure de ladite couche additionnelle étant radialement adjacente au bord d'une couche de sommet de travail, au moins une partie de ladite couche additionnelle étant radialement et/ou axialement adjacente au bord de la couche de sommet de travail axialement la plus large, l'extrémité axialement extérieure de ladite couche additionnelle étant radialement intérieure à la couche de sommet de travail axialement la plus large, l'armature de sommet du pneumatique comportant en outre au moins une couche continue d'éléments de renforcement circonférentiels, et les éléments de renforcement de ladite au moins une couche continue d'éléments de renforcement circonférentiels étant des éléments de renforcement métalliques présentant un module sécant à 0,7 % d'allongement compris entre 10 et 120 GPa et un module tangent maximum inférieur à 150 GPa.
  • Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'extrémité axialement intérieure de la couche additionnelle est radialement extérieure et adjacente au bord de la couche de sommet de travail radialement extérieure.
  • Des éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement qui font avec la direction circonférentielle des angles compris dans l'intervalle + 2,5°, - 2,5° autour de 0°.
  • Les largeurs axiales des couches d'éléments de renforcement ou positions axiales des extrémités desdites couches sont mesurées sur une coupe transversale d'un pneumatique, le pneumatique étant donc dans un état non gonflé.
  • Les essais réalisés avec des pneumatiques ainsi définis selon l'invention ont mis en évidence que les performances en terme d'endurance du pneumatique sont améliorées par rapport à des pneumatiques de conception plus traditionnelles ne comportant pas les couches additionnelles telles que décrites selon l'invention.
  • La présence dans le pneumatique selon l'invention d'au moins une couche continue d'éléments de renforcement circonférentiels peut permettre de contribuer à l'obtention de rayons de courbures axiales quasi-infinis des différentes couches de renforcement dans une zone centrée sur le plan médian circonférentiel, ce qui contribue aux performances d'endurance du pneumatique.
  • Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, une couche P de mélanges caoutchouteux cohésifs est disposée entre au moins une partie des couches de sommet de travail, l'extrémité axialement extérieure de la couche P étant axialement entre les extrémités des couches de sommet de travail axialement les moins large et plus large.
  • La couche P ainsi définie conduit à un découplage des couches de sommet de travail contribuant en soi à l'amélioration de l'endurance du pneumatique.
  • Il faut entendre par nappes couplées des nappes dont les éléments de renforcement respectifs sont séparés radialement d'au plus 1,5 mm, ladite épaisseur de caoutchouc étant mesurée radialement entre les génératrices respectivement supérieure et inférieure desdits éléments de renforcement.
  • Selon l'invention, la couche P est dimensionnée de sorte qu'un couplage puisse apparaître entre la couche additionnelle d'éléments de renforcement circonférentiels et le bord de la couche de sommet de travail axialement la plus large. L'invention prévoit ainsi avantageusement que l'extrémité axialement extérieure de la couche P est située à une distance du plan équatorial du pneumatique inférieure ou égale à la distance séparant dudit plan l'extrémité de la couche de sommet de travail axialement la plus large.
  • De préférence encore, la largeur axiale D de la couche P comprise entre l'extrémité axialement intérieure de ladite couche P et l'extrémité de la nappe de sommet de travail axialement la moins large est telle que : 3. ⁢ φ 2 ≤ D ≤ 20. ⁢ φ 2
    Figure imgb0001
    avec φ2, diamètre des éléments de renforcement de la nappe de sommet de travail axialement la moins large. Une telle relation définit une zone d'engagement entre la couche P de mélanges caoutchouteux et la nappe de travail axialement la moins large. Un tel engagement en dessous d'une valeur égale à trois fois le diamètre des éléments de renforcement de la nappe de travail radialement extérieure peut ne pas être suffisant pour obtenir un découplage des nappes de travail pour notamment obtenir une atténuation des sollicitations en extrémité de la nappe de travail axialement la moins large. Une valeur de cet engagement supérieure à vingt fois le diamètre des éléments de renforcement de la nappe de travail axialement la moins large peut conduire à une diminution trop importante de la rigidité de dérive de l'armature de sommet du pneumatique.
  • De préférence, la largeur axiale D de la couche de mélange caoutchouteux cohésif P comprise entre l'extrémité axialement intérieure de ladite couche de mélange caoutchouteux cohésif P et l'extrémité axialement extérieure de la couche de sommet de travail axialement la moins large est supérieure à 5 mm.
  • L'invention prévoit encore de préférence que la couche P, à l'extrémité axialement extérieure de la nappe de sommet de travail axialement la moins large, présente une épaisseur telle que la distance radiale d entre les deux nappes de sommet de travail, séparées par ladite couche P, vérifie la relation : 3 / 5. ⁢ φ 2 < d < 5. ⁢ φ 2
    Figure imgb0002
    avec φ2, diamètre des éléments de renforcement de la nappe de sommet de travail axialement la moins large.
  • La distance d est mesurée de câble à câble, c'est-à-dire entre le câble d'une première nappe de travail et le câble d'une seconde nappe de travail. En d'autres termes, cette distance d englobe l'épaisseur de la couche P et les épaisseurs respectives des mélanges caoutchouteux de calandrage, radialement extérieure aux câbles de la nappe de travail radialement intérieure et radialement intérieure aux câbles de la nappe de travail radialement extérieure.
  • Les différentes mesures d'épaisseur sont effectuées sur une coupe transversale d'un pneumatique, le pneumatique étant donc dans un état non gonflé.
  • Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la différence entre la largeur axiale de la couche de sommet de travail axialement la plus large et la largeur axiale de la couche de sommet de travail axialement la moins large est comprise entre 5 et 30 mm.
  • Selon une variante de réalisation avantageuse de l'invention, l'angle formé avec la direction circonférentielle par les éléments de renforcement des couches de sommet de travail est inférieur à 30° et de préférence inférieur à 25°.
  • Selon une variante de réalisation de l'invention, les couches de sommet de travail comportent des éléments de renforcement, croisés d'une nappe à l'autre, faisant avec la direction circonférentielle des angles variables selon la direction axiale, lesdits angles étant supérieurs sur les bords axialement extérieurs des couches d'éléments de renforcement par rapport aux angles desdits éléments mesurés au niveau du plan médian circonférentiel. Une telle réalisation de l'invention permet d'augmenter la rigidité circonférentielle dans certaines zones et au contraire de la diminuer dans d'autres, notamment pour diminuer les mises en compression de l'armature de carcasse.
  • Une réalisation préférée de l'invention prévoit encore que l'armature de sommet est complétée radialement à l'extérieur par au moins une couche supplémentaire, dite de protection, d'éléments de renforcement dits élastiques, orientés par rapport à la direction circonférentielle avec un angle compris entre 10° et 45° et de même sens que l'angle formé par les éléments inextensibles de la couche de travail qui lui est radialement adjacente.
  • La couche de protection peut avoir une largeur axiale inférieure à la largeur axiale de la couche de travail la moins large. Ladite couche de protection peut aussi avoir une largeur axiale supérieure à la largeur axiale de la couche de travail la moins large, telle qu'elle recouvre les bords de la couche de travail la moins large. La couche de protection formée d'éléments de renforcement élastiques peut, dans le dernier cas cité ci-dessus, être d'une part éventuellement découplée des bords de ladite couche de travail la moins large par des profilés, et avoir d'autre part une largeur axiale inférieure ou supérieure à la largeur axiale de la couche de sommet la plus large.
  • Lorsque la couche de protection est axialement plus étroite que la couche de sommet de travail radialement extérieure, l'invention prévoit avantageusement que le bord de la couche de protection est radialement adjacent et de préférence radialement extérieur à au moins le bord axialement intérieur de la couche additionnelle.
  • En comparaison des variantes précédentes de l'invention, pour obtenir une telle réalisation de l'invention, selon laquelle le bord de la couche de protection est radialement adjacent et extérieur à la couche additionnelle, soit l'extrémité de la couche de protection est axialement plus à l'extérieur, soit l'extrémité axialement intérieure de la couche additionnelle est axialement plus à l'intérieur. En d'autres termes, soit la couche de protection est axialement plus large, soit la couche additionnelle est axialement plus large en étant allongée axialement vers l'intérieur.
  • Selon l'un quelconque des modes de réalisation de l'invention évoqué précédemment, l'armature de sommet peut encore être complétée, par exemple radialement entre l'armature de carcasse et la couche de travail radialement la plus à l'intérieur, par une couche de triangulation constituée d'éléments de renforcement inextensibles faisant, avec la direction circonférentielle, un angle supérieur à 40° et de préférence de même sens que celui de l'angle formé par les éléments de renforcement de la couche radialement la plus proche de l'armature de carcasse.
  • Selon une première variante de réalisation de l'invention, les éléments de renforcement de la couche additionnelle d'éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement métalliques.
  • Selon une autre variante de réalisation de l'invention, les éléments de renforcement de la couche additionnelle d'éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement textiles.
  • Un mode de réalisation avantageux de l'invention prévoit que la largeur axiale de ladite au moins une couche continue d'éléments de renforcement circonférentiels est inférieure à la largeur axiale de la couche de sommet de travail axialement la plus large.
  • Selon une réalisation préférée, le module sécant des éléments de renforcement à 0,7 % d'allongement est inférieur à 100 GPa et supérieur à 20 GPa, de préférence compris entre 30 et 90 GPa et de préférence encore inférieur à 80 GPa.
  • De préférence également, le module tangent maximum des éléments de renforcement est inférieur à 130 GPa et de préférence encore inférieur à 120 GPa.
  • Les modules exprimés ci-dessus sont mesurés sur une courbe contrainte de traction en fonction de l'allongement déterminée avec une précontrainte de 20 MPa ramenée à la section de métal de l'élément de renforcement, la contrainte de traction correspondant à une tension mesurée ramenée à la section de métal de l'élément de renforcement.
  • Les modules des mêmes éléments de renforcement peuvent être mesurés sur une courbe contrainte de traction en fonction de l'allongement déterminée avec une précontrainte de 10 MPa ramenée à la section globale de l'élément de renforcement, la contrainte de traction correspondant à une tension mesurée ramenée à la section globale de l'élément de renforcement. La section globale de l'élément de renforcement est la section d'un élément composite constitué de métal et de caoutchouc, ce dernier ayant notamment pénétré l'élément de renforcement pendant la phase de cuisson du pneumatique.
  • Selon cette formulation relative à la section globale de l'élément de renforcement, les éléments de renforcement d'au moins une couche d'éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement métalliques présentant un module sécant à 0,7 % d'allongement compris entre 5 et 60 GPa et un module tangent maximum inférieur à 75 GPa.
  • Selon une réalisation préférée, le module sécant des éléments de renforcement à 0,7 % d'allongement est inférieur à 50 GPa et supérieur à 10 GPa, de préférence compris entre 15 et 45 GPa et de préférence encore inférieure à 40 GPa.
  • De préférence également, le module tangent maximum des éléments de renforcement est inférieur à 65 GPa et de préférence encore inférieur à 60 GPa.
  • Selon un mode de réalisation préféré, les éléments de renforcements d'au moins une couche continue d'éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement métalliques présentant une courbe contrainte de traction en fonction de l'allongement relatif ayant des faibles pentes pour les faibles allongements et une pente sensiblement constante et forte pour les allongements supérieurs. De tels éléments de renforcement de la couche continue d'éléments de renforcement circonférentiels sont habituellement dénommés éléments "bi-module".
  • Selon une réalisation préférée de l'invention, la pente sensiblement constante et forte apparaît à partir d'un allongement relatif compris entre 0,1% et 0,5%.
  • Les différentes caractéristiques des éléments de renforcement énoncées ci-dessus sont mesurées sur des éléments de renforcement prélevés sur des pneumatiques.
  • Des éléments de renforcement plus particulièrement adaptés à la réalisation d'au moins une couche continue d'éléments de renforcement circonférentiels selon l'invention sont par exemple des assemblages de formule 21.23, dont la construction est 3x(0.26+6x0.23) 4.4/6.6 SS ; ce câble à torons est constitué de 21 fils élémentaires de formule 3 x (1+6), avec 3 torons tordus ensembles chacun constitué de 7 fils, un fil formant une âme centrale de diamètre égal à 26/100 mm et 6 fils enroulés de diamètre égal à 23/100 mm. Un tel câble présente un module sécant à 0,7% égal à 45 GPa et un module tangent maximum égal à 98 GPa, mesurés sur une courbe contrainte de traction en fonction de l'allongement déterminée avec une précontrainte de 20 MPa ramenée à la section de métal de l'élément de renforcement, la contrainte de traction correspondant à une tension mesurée ramenée à la section de métal de l'élément de renforcement. Sur une courbe contrainte de traction en fonction de l'allongement déterminée avec une précontrainte de 10 MPa ramenée à la section globale de l'élément de renforcement, la contrainte de traction correspondant à une tension mesurée ramenée à la section globale de l'élément de renforcement, ce câble de formule 21.23 présente un module sécant à 0,7% égal à 23 GPa et un module tangent maximum égal à 49 GPa.
  • De la même façon, un autre exemple d'éléments de renforcement est un assemblage de formule 21.28, dont la construction est 3x(0.32+6x0.28) 6.2/9.3 SS. Ce câble présente un module sécant à 0,7% égal à 56 GPa et un module tangent maximum égal à 102 GPa, mesurés sur une courbe contrainte de traction en fonction de l'allongement déterminée avec une précontrainte de 20 MPa ramenée à la section de métal de l'élément de renforcement, la contrainte de traction correspondant à une tension mesurée ramenée à la section de métal de l'élément de renforcement. Sur une courbe contrainte de traction en fonction de l'allongement déterminée avec une précontrainte de 10 MPa ramenée à la section globale de l'élément de renforcement, la contrainte de traction correspondant à une tension mesurée ramenée à la section globale de l'élément de renforcement, ce câble de formule 21.28 présente un module sécant à 0,7% égal à 27 GPa et un module tangent maximum égal à 49 GPa.
  • L'utilisation de tels éléments de renforcement dans au moins une couche continue d'éléments de renforcement circonférentiels permet notamment de conserver des rigidités de la couche satisfaisante y compris après les étapes de conformation et de cuisson dans des procédés de fabrication usuels.
  • Les éléments métalliques sont préférentiellement des câbles d'acier.
  • Selon une variante de réalisation de l'invention, au moins une couche continue d'éléments de renforcement circonférentiels est disposée radialement entre deux couches de sommet de travail.
  • Selon cette dernière variante de réalisation, la couche continue d'éléments de renforcement circonférentiels permet de limiter de manière plus importante les mises en compression des éléments de renforcement de l'armature de carcasse qu'une couche semblable mise en place radialement à l'extérieur des autres couches de sommet de travail. Elle est préférablement radialement séparée de l'armature de carcasse par au moins une couche de travail de façon à limiter les sollicitations desdits éléments de renforcement et ne pas trop les fatiguer.
  • Avantageusement encore dans le cas d'une couche continue d'éléments de renforcement circonférentiels disposée radialement entre deux couches de sommet de travail, les largeurs axiales des couches de sommet de travail radialement adjacentes à la couche d'éléments de renforcement circonférentiels sont supérieures à la largeur axiale de ladite couche d'éléments de renforcement circonférentiels.
  • D'autres détails et caractéristiques avantageux de l'invention ressortiront ci-après de la description des exemples de réalisation de l'invention en référence aux figures 1 à 5 qui représentent:
    • figure 1, une vue méridienne d'un schéma d'un pneumatique selon un premier mode de réalisation,
    • figure 2, une vue méridienne d'un schéma d'un pneumatique selon un deuxième mode de réalisation,
    • figure 3, une vue méridienne d'un schéma d'un pneumatique selon un troisième mode de réalisation,
    • figure 4, une vue méridienne d'un schéma d'un pneumatique selon un quatrième mode de réalisation correspondant à l'invention,
    • figure 5, une vue méridienne d'un schéma d'un pneumatique selon un cinquième mode de réalisation.
  • Les figures ne sont pas représentées à l'échelle pour en simplifier la compréhension. Les figures ne représentent qu'une demi-vue d'un pneumatique qui se prolonge de manière symétrique par rapport à l'axe XX' qui représente le plan médian circonférentiel, ou plan équatorial, d'un pneumatique.
  • Les figures 1, 2, 3 et 5 n'illustrent pas l'ensemble des caractéristiques d'un pneumatique selon l'invention de façon à faciliter la compréhension de la description. Seule la figure 4 incorpore l'ensembles des caractéristiques de l'invention.
  • Sur la figure 1, le pneumatique 1, de dimension 295/60 R 22.5 X, a un rapport de forme H/S égal à 0,60, H étant la hauteur du pneumatique 1 sur sa jante de montage et S sa largeur axiale maximale. Ledit pneumatique 1 comprend une armature de carcasse radiale 2 ancrée dans deux bourrelets, non représentés sur la figure. L'armature de carcasse est formée d'une seule couche de câbles métalliques. Cette armature de carcasse 2 est frettée par une armature de sommet 4, formée radialement de intérieur à l'extérieur :
    • d'une première couche de travail 41 formée de câbles métalliques inextensibles 11.35 non frettés, continus sur toute la largeur de la nappe, orientés d'un angle égal à 18°,
    • d'une seconde couche de travail 42 formée de câbles métalliques inextensibles 11.35 non frettés, continus sur toute la largeur de la nappe, orientés d'un angle égal à 18° et croisés avec les câbles métalliques de la couche 41 ; la couche 42 est axialement plus petite que la couche 41,
    • d'une couche additionnelle 43 formée de câbles nylon 140/2 orientés circonférentiellement ; la couche 43 est radialement extérieure et adjacente à la couche de travail radialement extérieure 42 et s'étend jusqu'à la couche 41 pour être couplée avec cette dernière. La couche 43 s'étend ensuite axialement au-delà de l'extrémité axialement extérieure de la couche 41.
  • La largeur axiale L41 de la première couche de travail 41 est égale à 234 mm.
  • La largeur axiale L42 de la deuxième couche de travail 42 est égale à 216 mm.
  • La couche 43 d'élément de renforcement circonférentiels présente une largeur égale à 42 mm; elle présente une zone de recouvrement axiale avec la couche 42 égale à 18 mm et une zone de recouvrement avec la couche 41 égale à 3 mm.
  • En outre, conformément à l'invention, l'extrémité axialement extérieure de ladite couche est radialement intérieure à la couche de sommet de travail radialement intérieure.
  • L'armature de sommet est elle-même coiffée d'une bande de roulement 5.
  • Une couche caoutchouteuse P, radialement entre et au contact des couches de sommet de travail 41 et 42, dite gomme de découplage, recouvre l'extrémité de ladite couche de travail 42 et s'étend de sorte que son extrémité axialement extérieure soit à une distance du plan médian circonférentiel inférieure à la demi largeur axiale de la couche 41. La couche P de mélange caoutchouteux assure ainsi un découplage entre la couche de travail 41 et l'extrémité de la couche de travail 42 radialement extérieure. La zone d'engagement de la couche P entre les deux couche de travail 41 et 42 est définie par son épaisseur ou plus précisément la distance radiale d entre l'extrémité de la couche 42 et la couche 41 et par sa largeur axiale D comprise entre l'extrémité axialement intérieure de ladite couche P et l'extrémité de la couche de sommet de travail radialement extérieure. La distance radiale d est égale à 3.5 mm. La distance axiale D est égale à 20 mm, soit environ 13.3 fois le diamètre φ2 des éléments de renforcement de la nappe de travail 42, le diamètre φ2 étant égal à 1.5 mm.
  • Sur la figure 2, le pneumatique 21 diffère de celui représenté sur la figure 1 en ce qu'il comporte en outre :
    • une couche de protection 244 formée de câbles métalliques élastiques 18x23 dont la largeur axiale est égale à 160 mm.
    • une couche d'éléments de renforcement complémentaire 245, dite de triangulation, de largeur sensiblement égale à 200 mm formée de câbles métalliques inextensibles 9x28. Les éléments de renforcement de cette couche 245 forment un angle d'environ 45° avec la direction circonférentielle et sont orientés dans le même sens que les éléments de renforcement de la couche de travail 241. Cette couche 245 permet notamment de contribuer à la reprise des efforts de compression transversale dont est l'objet l'ensemble des éléments de renforcement dans la zone du sommet du pneumatique.
  • Sur la figure 3, le pneumatique 31 diffère de celui représenté sur la figure 1 en ce qu'il comporte une couche additionnelle 343 qui s'insère entre les deux couches de travail 341, 342. La couche 343 est en effet radialement adjacente et extérieure à la couche 341 ; selon ce mode de réalisation de l'invention, la couche additionnelle est au seul contact de la couche de sommet de travail 341. Selon d'autres réalisations conformes à l'invention mais non représentées sur les figures, la couche additionnelle 343 peut encore être radialement adjacente et intérieure à la couche de travail 341 ou radialement adjacente et intérieure à la couche de travail 342.
  • La figure 4 illustre une variante de réalisation d'un pneumatique 41 conformément à l'invention qui comparée à la réalisation de la figure 2 comporte en outre une couche continue 446 d'éléments de renforcement circonférentiels intercalée entre les couches de travail 441 et 442. Cette couche continue 446 présente une largeur L446 égale à 196 mm, inférieure aux largeurs des couches de travail 441 et 442.
  • La figure 5 illustre encore une autre variante de réalisation d'un pneumatique 51 qui comparée à la réalisation de la figure 2 présente une couche de protection 544 radialement adjacente et extérieure à la couche additionnelle 543. Selon ce mode de réalisation l'extrémité axialement intérieure de la couche additionnelle 543 est ainsi radialement entre la couche de travail 542 et la couche de protection 544 sur une largeur axiale de 10 mm.
  • Sur la figure 5, la couche de protection a été élargie par rapport à celles des autres figures comportant une telle couche de protection ; un résultat similaire et non représenté sur les figures peut être obtenu avec une couche additionnelle plus large et dont l'extrémité axialement intérieure est plus à l'intérieur pour obtenir un chevauchement avec une couche de protection axialement plus étroite que celle de la figure 5.
  • Des essais ont été réalisés avec le pneumatique réalisé conformément à la représentation de la figure 2 et comparés avec un pneumatique de référence identique mais réalisé selon une configuration usuelle.
  • Ce pneumatique usuel ne comporte pas les couches additionnelles 43. Ils comportent par contre des couches de protection et de triangulation.
  • Les premiers essais d'endurance ont été réalisés en équipant des véhicules identiques avec chacun des pneumatiques et en faisant suivre des parcours en ligne droite à chacun des véhicules, les pneumatiques étant soumis à des charges supérieures à la charge nominale pour accélérer ce type de test.
  • Le véhicule de référence comportant les pneumatiques usuels est associé à une charge par pneumatique de 3600 Kg en début de roulage et évolue pour atteindre une charge de 4350 Kg en fin de roulage.
  • Le véhicule comportant les pneumatiques selon la figure 2 est associé à une charge par pneumatique de 3800 Kg en début de roulage et évolue pour atteindre une charge de 4800 Kg en fin de roulage.
  • Les essais sont stoppés lorsque le pneumatique est endommagé et/ou ne fonctionne plus de façon normale.
  • Les essais ainsi réalisés ont montré que le véhicule équipé de pneumatiques selon la figure 2 a parcouru une distance supérieure de 72 % à la distance parcourue par les véhicules de référence. Il apparaît donc que les pneumatiques selon l'invention sont nettement plus performants que les pneumatiques de référence alors qu'ils sont soumis à des contraintes de charge supérieure.
  • D'autres essais d'endurance ont été réalisés sur une machine de tests en alternant des séquences de virage à gauche, à droite puis de roulage en ligne droite dans des conditions de charge variant de 60 à 200 % de la charge nominale et de poussée variant de 0 à 0.35 fois la charge appliquée. La vitesse est comprise entre 30 et 70 km/h. Les essais sont stoppés lorsque le pneumatique est endommagé et/ou ne fonctionne plus de façon normale.
  • Les résultats obtenus montrent des gains en distances parcourues par les pneumatiques selon la figure 2 supérieurs de 79 % par rapport à la distance parcourue par les pneumatiques de référence.

Claims (19)

  1. Pneumatique (1-51) à armature de carcasse radiale (2-52) comprenant une armature de sommet (4-54) formée d'au moins deux couches de sommet de travail (41-541, 42-542) d'éléments de renforcement inextensibles, croisés d'une nappe à l'autre en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10° et 45°, elle-même coiffée radialement d'une bande de roulement (5-55), ladite bande de roulement étant réunie à deux bourrelets par l'intermédiaire de deux flancs, la couche de sommet de travail (41-541) axialement la plus large étant radialement intérieure aux autres couches de sommet de travail (42-542), le pneumatique comprenant additionnellement dans chaque épaule au moins une couche (43-543) d'éléments de renforcement, parallèles entre eux dans la couche et orientés circonférentiellement, l'extrémité axialement intérieure de ladite couche additionnelle étant radialement adjacente au bord d'une couche de sommet de travail (41-541, 42-542), au moins une partie de ladite couche additionnelle étant radialement et/ou axialement adjacente au bord de la couche de sommet de travail (41-541) axialement la plus large, et l'extrémité axialement extérieure de ladite couche additionnelle étant radialement intérieure à la couche de sommet de travail (41-541) axialement la plus large, caractérisé en ce que l'armature de sommet comporte au moins une couche continue d'éléments de renforcement circonférentiels (446), et en ce que les éléments de renforcement de ladite au moins une couche continue d'éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement métalliques présentant un module sécant à 0,7 % d'allongement compris entre 10 et 120 GPa et un module tangent maximum inférieur à 150 GPa.
  2. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité axialement intérieure de ladite couche additionnelle est radialement extérieure et adjacente au bord de la couche (42-542) de sommet de travail radialement extérieure.
  3. Pneumatique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'est disposée, entre au moins une partie des couches de sommet de travail (41-541, 42-542), une couche P de mélanges caoutchouteux cohésifs et en ce que l'extrémité axialement extérieure de la couche P est axialement entre les extrémités des couches de sommet de travail axialement les moins large et plus large.
  4. Pneumatique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la largeur axiale D de la couche P comprise entre l'extrémité axialement intérieure de ladite couche P et l'extrémité de la nappe de sommet de travail (42-542) axialement la moins large est telle que : 3. ⁢ φ 2 ≤ D ≤ 20. ⁢ φ 2
    Figure imgb0003
    avec φ2, diamètre des éléments de renforcement de la nappe de sommet de travail radialement extérieure.
  5. Pneumatique selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la largeur axiale D de la couche de mélange caoutchouteux cohésif P comprise entre l'extrémité axialement intérieure de ladite couche de mélange caoutchouteux cohésif P et l'extrémité axialement extérieure de la couche de sommet de travail (42-542) axialement la moins large est supérieure à 5 mm.
  6. Pneumatique selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la couche P, à l'extrémité axialement extérieure de la nappe de sommet de travail (42-542) axialement la moins large, présente une épaisseur telle que la distance d radiale entre les deux nappes de sommet de travail (41-541, 42-542), séparées par ladite couche P, vérifie la relation : 3 / 5. ⁢ φ 2 < d < 5. ⁢ φ 2
    Figure imgb0004
    avec φ2, diamètre des éléments de renforcement de la nappe de sommet de travail radialement extérieure.
  7. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la différence entre la largeur axiale de la couche de sommet de travail axialement la plus large (41-541) et la largeur axiale de la couche de sommet de travail (42-542) axialement la moins large est comprise entre 5 et 30 mm.
  8. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'angle formé avec la direction circonférentielle par les éléments de renforcement des couches de sommet de travail (41-541, 42-542) est inférieur à 30° et de préférence inférieur à 25°.
  9. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les couches de sommet de travail (41-541, 42-542) comportent des éléments de renforcement, croisés d'une nappe à l'autre, faisant avec la direction circonférentielle des angles variables selon la direction axiale.
  10. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'armature de sommet est complétée radialement à l'extérieur par au moins une nappe supplémentaire (244-544), dite de protection, d'éléments de renforcement dits élastiques, orientés par rapport à la direction circonférentielle avec un angle compris entre 10° et 45° et de même sens que l'angle formé par les éléments inextensibles de la nappe de travail qui lui est radialement adjacente.
  11. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'armature de sommet comporte une couche de triangulation (245-545) formée d'éléments de renforcement métalliques faisant avec la direction circonférentielle des angles supérieurs à 40°.
  12. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de renforcement de ladite couche additionnelle (43-543) d'éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement métalliques.
  13. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les éléments de renforcement de ladite couche additionnelle (43-543) d'éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement textiles.
  14. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la largeur axiale d'au moins une couche continue (446) d'éléments de renforcement circonférentiels est inférieure à la largeur axiale de la couche de sommet de travail axialement la plus large.
  15. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une couche continue (446) d'éléments de renforcement circonférentiels est disposée radialement entre deux couches de sommet de travail.
  16. Pneumatique selon la revendication 15, caractérisé en ce que les largeurs axiales des couches de sommet de travail (441-442) radialement adjacentes à la couche continue (446) d'éléments de renforcement circonférentiels sont supérieures à la largeur axiale de ladite couche continue d'éléments de renforcement circonférentiels.
  17. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module sécant des éléments de renforcement de ladite au moins une couche continue d'éléments de renforcement circonférentiels à 0,7 % d'allongement est inférieur à 100 GPa, de préférence supérieur à 20GPa et de préférence encore compris entre 30 et 90 GPa.
  18. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module tangent maximum des éléments de renforcement est inférieur à 130 GPa et de préférence inférieur à 120 GPa.
  19. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de renforcement d'au moins une couche continue (446) d'éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement métalliques présentant une courbe contrainte de traction en fonction de l'allongement relatif ayant des faibles pentes pour les faibles allongements et une pente sensiblement constante et forte pour les allongements supérieurs.
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